Контрольная работа по "Экологии"

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Тамбовский  Государственный Технический Университет

 

 

Кафедра Информационные системы 

и защита информации

 

Контрольная работа по предмету: Экология

Вариант 6

 

 

 

 

      Выполнил студент группы БИС-11 ЗУ

Иванов М.В.

Научный руководитель:

 Якунина И.В.

 

 

Тамбов 2013

 

 

 

6. Что представляют собой  биосистемы рассматриваемые в  экологии?

 

Биосистема представляет из себя совокупность всех живых организмов в целом. Но рассматривать ее в таком разрезе  крайне тяжело, поэтому биосистему принято разделять на различные уровни организации живой материи. Основных уровней семь: 
- молекулярный; 
- клеточный; 
- тканевый; 
- организменный; 
- популяционно-видовой; 
- биогеоценотический; 
- биосферный. 
Эти уровни включаются друг в друга, образуя единство живой природы в целом.

На молекулярном уровне описываются молекулярные процессы, происходящие в живых клетках, а  также и сами молекулы с точки  зрения их включения в состав клетки. Молекулы могут образовать различные  химические и органические соединения для обеспечения жизнедеятельности клеток. Исследованиями биосферы на этом уровне занимаются такие науки, как биофизика, биохимия, молекулярная генетика и молекулярная биология.

Клеточный уровень включает в себя простейшие одноклеточные организмы, а также совокупности различных  клеток, являющихся частями многоклеточных организмов. Это уровень является предметом изучения таких наук, как  эмбриология, цитология, генная инженерия. В их рамках ведется изучение процессов биосинтеза и фотосинтеза, деления клеток, участия различных химических элементов и Солнца на существование биосистемы.

Тканевый уровень представляет из себя определенные ткани, которые  объединяют в себе схожие по строению и функциям клетки. С развитием  многоклеточного организма происходит естественная дифференциация клеток по выполняемым ими ролям. Все животные обладают мышечной, эпителиальной, соединительной, нервной и т.д тканями.

На организменном уровне сосуществуют различные многоклеточные растения, животные, грибы, а также различные  микроорганизмы (в том числе и  одноклеточные) с точки зрения их влияния на многоклеточные существа. Изучением этого уровня биосистемы занимаются анатомия, аутэкология, генетика, гигиена, физиология, морфология, а также ряд других наук.

На популяционно-видовом уровне биосистемы учеными изучаются процессы, протекающие в популяциях и видах  различных живых существ, объединенных между собой генофондом и способом воздействия на окружающую среду. Помимо этого, на данном уровне рассматриваются проблемы взаимодействия различных видов и популяций.

Биогеоценозный компонент биосистемы образован различными видами и популяциями  живых существ на Земле. На этом уровне изучаются различные особенности  и специфика распределения живых  существ по различным территориям. При этом учитывается построение пищевых сетей. Науками, изучающими данный уровень, являются биогеография и экология.

Самый главный и обширный уровень  организации жизни - это биосферный, где изучаются многочисленные связи  между человеком и биогеоценозным уровнем. Изучением данного уровня вместе с антропогенным воздействием занимается экология.

41. Что такое продуктивность  экосистемы и уровни производства  органического вещества?

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

Концепция продуктивности экосистем: понятия продуктивность экосистем, ее виды. Классификация экосистем  по продуктивности

В процессе жизнедеятельности биоценоза создается и расходуется органическое вещество, т. е. соответствующая экосистема обладает определенной продуктивностью биомассы. Биомассу измеряют в единицах массы или выражают количеством энергии, заключенной в тканях.

Понятия «продукция» и «продуктивность» хотя и выражены однокоренными словами, но в экологии (как и в биологии) имеют различный смысл. Продуктивность — это скорость производства биомассы в единицу времени, которую нельзя взвесить, а можно только рассчитать в единицах энергии или накопления органических веществ. В качестве синонима термина «продуктивность» Ю. Одум предложил использовать термин «скорость продуцирования».

Продуктивность экосистемы говорит о ее «богатстве». В богатом  или продуктивном сообществе больше организмов, чем в менее продуктивном, хотя иногда бывает и наоборот, когда организмы в продуктивном сообществе быстрее изымаются или «оборачиваются». Так, урожая травы на корню богатого пастбища, выедаемого скотом, может быть гораздо меньше, чем на менее продуктивном пастбище, на которое не выгоняли скот.

Различают также продуктивность текущую и общую. Например, в некоторых  конкретных условиях I га соснового  леса способен за период своего существования  и роста образовать 200 м3 древесной  массы — это его общая продуктивность. Однако за один год этот лес создает всего лишь около 2 м3 древесины, что является текущей продуктивностью или годовым приростом.

Первичная продуктивность экосистемы, сообщества или любой  их части определяется как скорость, с которой энергия Солнца усваивается организмами-продуцентами (в основном зелеными растениями) в ходе фотосинтеза или химического синтеза (хемопродуцентами). Эта энергия материализуется в виде органических веществ тканей продуцентов.

Принято выделять четыре последовательные ступени (или стадии) процесса производства органического вещества:

валовая первичная продуктивность — общая скорость накопления органических веществ продуцентами (скорость фотосинтеза), включая те, что были израсходованы  на дыхание и секреторные функции. Растения напроцессы жизнедеятельности тратят примерно 20% производимой химической энергии;

чистая первичная продуктивность — скорость накопления органических веществ за вычетом тех, что были израсходованы при дыхании и  секреции за изучаемый период. Эта  энергия может быть использована организмами следующих трофических уровней;

чистая продуктивность сообщества — скорость общего накопления органических веществ, оставшихся после  потребления гетеротрофами-консументами (чистая первичная продукция минус  потребление гетеротрофами). Она обычно измеряется за какой-то период; например, вегетационный период роста и развития растений или за год в целом;

вторичная продуктивность — скорость накопления энергии консументами. Ее не делят на «валовую» и «чистую», так как консументы потребляют лишь ранее созданные (готовые) питательные вещества, расходуя их на дыхание и секреторные нужды, а остальное превращая в собственные ткани.

Первичная продукция, доступная  гетеротрофам, а человек относится  именно к ним, составляет максимум 4% от общей энергии Солнца, поступающей к поверхности Земли. Поскольку на каждом трофическом уровне энергия теряется, для всеядных организмов (в том числе и для человека) наиболее эффективный способ извлечения энергии — потребление растительной пищи (вегетарианство). Однако необходимо учитывать также следующее:

- животный белок содержит  больше незаменимых аминокислот  и лишь некоторые бобовые (например, соя) приближаются к нему по  своей ценности;

- растительный белок  переваривается труднее, чем животный, из-за необходимости предварительно разрушить жесткие клеточные стенки;

- в ряде экосистем  животные добывают пищу на  большой территории, где не выгодно  выращивать культурные растения (это неплодородные земли, на  которых пасутся овцы или северные  олени).

Так, у человека около 8% белков ежедневно выводится из организма (с мочой) и вновь синтезируется. Для полноценного питания необходимо сбалансированное поступление аминокислот, подобных тем, что содержатся в тканях животных.

При отсутствии какой-либо важной для организма человек аминокислоты (например, в злаках) при метаболизме усваивается меньшая доля белков. Сочетание в рационе питани. бобовых и зерновых обеспечивает лучшее использование белка, чем при потреблении каждого из этих видов пищи в отдельности.

 

Принцип континуума

Видовая структура —  это количество видов, образующих биоценоз и соотношение их численностей. Точные сведения о числе видов, входящих в тот или иной биоценоз, получить чрезвычайно трудно из-за микроорганизмов, практически не поддающихся учету.

Видовой состав и насыщенность биоценоза зависят от условий среды. На Земле существуют как резко обедненные сообщества полярных пустынь, так и богатейшие сообщества тропических лесов, коралловых рифов и т. п. Самыми богатыми по видовому разнообразию являются биоценозы влажных тропических лесов, в которых одних растений фитоценоза насчитываются сотни видов.

Виды, преобладающие по численности, массе и развитию, называют доминантными (от лат. dominantis — господствующий). Однако среди них выделяют эдификаторы (от лат. edifikator— строитель) — виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени формируют среду обитания, предопределяя существование других организмов. Именно они порождают спектр разнообразия в биоценозе. Так, в еловом лесу доминирует ель, в смешанном — ель, береза и осина, в степи — ковыль и типчак. При этом ель в еловом лесу наряду с доминантностью обладает сильными эдификаторными свойствами, выражающимися в способности затенять почву, создавать кислую среду своими корнями и образовывать специфические подзолистые почвы. Вследствие этого под пологом ели могут жить только тенелюбивые растения. Одновременно с этим в нижнем ярусе елового леса доминантой может быть, например, черника, но эдификатором она не является.

Предваряя обсуждение видовой  структуры биоценоза, следует обратить внимание на принцип Л.Г. Раменского (1924) — Г.А. Глизона (1926) или принцип континуума: широкое перекрытие экологических амплитуд и рассредоточенность центров распределения популяций вдоль градиента среды приводят к плавному переходу одного сообщества в другое, поэтому, как правило, не образуют строго фиксированные сообщества.

Принципу континуума Н.Ф. Реймерс противопоставляет принцип  биоценотической прерывности: виды формируют экологически определенные системные совокупности — сообщества и биоценозы, отличающиеся от соседних, хотя и сравнительно постепенно в них переходящие.

Потери урожая от вредителей, болезней и сорняков. Мероприятия, направленные на снижение и предотвращение потерь урожая сельскохозяйственных культур.

В различных посевах  и на паровых полях, в огородах и в плодовых и древесных насаждениях, на пастбищах и сенокосах наряду с возделываемыми культурами обычно произрастают и вредные растения. Такие растения, засоряющие сельскохозяйственные угодья и наносящие вред сельскохозяйственным культурам, называют сорняками.

Кроме того, посевы одних  культур нередко засоряются другими  видами культурных растений — засорителями, снижающими качество урожая. Например, в посевах озимой пшеницы можно  встретить рожь или ячмень, в посевах яровой пшеницы - овес. Яровые зерновые культуры часто засорены подсолнечником и т. д. При производстве сортовых семян к засорителям относятся все растения того же вида, не принадлежащие к данному сорту.

Система мероприятий  по борьбе с сорняками

В систему входят все меры по предупреждению засорения сельскохозяйственных угодий и все виды мероприятий или их часть по уничтожению семенных зачатков и вегетативных органов размножения в почве и вегетирующих сорняков в посевах. В практике часто сочетают механические и фитоценотические меры.

Сочетание механических и фитоценотических мер успешно  применяют в борьбе с бодяком  полевым. Сущность этого сочетания  — систематическая подрезка появляющихся побегов сорняка в паровом  поле с последующим угнетением оставшихся жизнеспособных растений стеблестоем озимых колосовых культур. Сочетание механического удаления сорняков с последующим биологическим угнетением широко применяют при возделывании пропашных культур. Результативность такого метода в посевах подсолнечника приближается к действию чистого пара.

Широко используют в  производстве сочетание механических и химических мер уничтожения  сорняков. Особенно повышается эффект при минимальной обработке почвы. Засоренность посевов ячменя при  этом снижается в 2,5 раза и количество семян сорняков в почве уменьшается по сравнению с одной обработкой.

Особенно это полезно  в степных районах, где частые механические обработки усиливают  ветровую эрозию. Применение гербицидов в паровых полях позволяет  предотвратить отрицательные явления.

Сочетание механических, химических и фитоценотических мер  в технологии возделываемых культур  обеспечивает более полное уничтожение  сорных растений, так как их воздействие  на сорняки продолжается несколько  лет или даже весь период чередования  культур в севообороте